BIOLOGIA SISTEMA EXCRETOR

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1 BIOLOGIA Prof. Helder SISTEMA EXCRETOR ANATOMIA O sistema excretor é formado por um conjunto de órgãos que filtram o sangue, produzem e excretam a urina - o principal líquido de excreção do organismo. É constituído por um par de rins, um par de ureteres, pela bexiga urinária e pela uretra. Os rins situam-se na parte dorsal do abdome, logo abaixo do diafragma, um de cada lado da coluna vertebral. Nessa posição estão protegidos pelas últimas costelas e também por uma camada de gordura. Têm a forma de um grão de feijão enorme e possuem uma cápsula fibrosa, que protege o córtex - mais externo, e a medula - mais interna. Cada rim é formado de tecido conjuntivo, que sustenta e dá forma ao órgão, e por milhares ou milhões de unidades filtradoras, os néfrons, localizados na região renal. O néfron é uma longa estrutura tubular microscópica que possui, em uma das extremidades, uma expansão em forma de taça, denominada cápsula de Bowman, que se conecta com o túbulo contorcido proximal, que continua pela alça de Henle e pelo túbulo contorcido distal; este desemboca em um tubo coletor. São responsáveis pela filtração do sangue e Imagem: remoção das excreções. 1

2 FISIOLOGIA 1 Formação da urina: a filtração glomerular e a reabsorção tubular O sangue chega ao rim através da artéria renal, que se ramifica muito no interior do órgão, originando grande número de arteríolas aferentes, onde cada uma ramifica-se no interior da cápsula de Bowman do néfron, formando um enovelado de capilares denominado glomérulo de Malpighi. O sangue arterial é conduzido sob alta pressão nos capilares do glomérulo. Essa pressão, que normalmente é de 70 a 80 mmhg, tem intensidade suficiente para que parte do plasma passe para a cápsula de Bowman, processo denominado filtração. Essas substâncias extravasadas para a cápsula de Bowman constituem o filtrado glomerular, que é semelhante, em composição química, ao plasma sanguíneo, com a diferença de que não possui proteínas, incapazes de atravessar os capilares glomerulares. Imagem: GUYTON, A.C. Fisiologia Humana. 5ª ed., Rio de Janeiro, Ed. Interamericana, O filtrado glomerular passa em seguida para o túbulo contorcido proximal, cuja parede é formada por células adaptadas ao transporte ativo. Nesse túbulo, ocorre reabsorção ativa de sódio. A saída desses íons provoca a remoção de cloro, fazendo com que a concentração do líquido dentro desse tubo fique menor (hipotônico) do que do plasma dos capilares que o envolvem. Com isso, quando o líquido percorre o ramo descendente da alça de Henle, há passagem de água por osmose do líquido tubular (hipotônico) para os capilares sanguíneos (hipertônicos) ao que chamamos reabsorção. O ramo descendente percorre regiões do rim com gradientes crescentes de concentração. Consequentemente, ele perde ainda mais água para os tecidos, de forma que, na curvatura da alça de Henle, a concentração do líquido tubular é alta. Esse líquido muito concentrado passa então a percorrer o ramo ascendente da alça de Henle, que é formado por células impermeáveis à água e que estão adaptadas ao transporte ativo de sais. Nessa região, ocorre remoção ativa de sódio, ficando o líquido tubular hipotônico. Ao passar pelo túbulo contorcido distal, que é permeável à água, ocorre reabsorção por osmose para os capilares sanguíneos. Ao sair do néfron, a urina entra nos dutos coletores, onde ocorre a reabsorção final de água. Dessa forma, estima-se que em 24 horas são filtrados cerca de 180 litros de fluido do plasma; porém são formados apenas 1 a 2 litros de urina por dia, o que significa que aproximadamente 99% do filtrado glomerular é reabsorvido. Além desses processos gerais descritos, ocorre, ao longo dos túbulos renais, reabsorção ativa de aminoácidos e glicose. Desse modo, no final do túbulo distal, essas substâncias já não são mais encontradas. 2

3 Imagem: LOPES, SÔNIA. Bio 2.São Paulo, Ed. Saraiva, Os capilares que reabsorvem as substâncias úteis dos túbulos renais se reúnem para formar um vaso único, a veia renal, que leva o sangue para fora do rim, em direção ao coração. 2- Regulação da função renal: o ADH e a aldosterona A regulação da função renal relaciona-se basicamente com a regulação da quantidade de líquidos do corpo. Havendo necessidade de reter água no interior do corpo, a urina fica mais concentrada, em função da maior reabsorção de água; havendo excesso de água no corpo, a urina fica menos concentrada, em função da menor reabsorção de água. O principal agente regulador do equilíbrio hídrico no corpo humano é o hormônio ADH (antidiurético), produzido no hipotálamo e armazenado na hipófise. A concentração do plasma sanguíneo é detectada por receptores osmóticos localizados no hipotálamo. Havendo aumento na concentração do plasma (pouca água), esses osmorreguladores estimulam a produção de ADH. Esse hormônio passa para o sangue, indo atuar sobre os túbulos distais e sobre os túbulos coletores do néfron, tornando as células desses tubos mais permeáveis à água, graças à produção de aquaporinas, proteínas permeáveis à água. Dessa forma, ocorre maior reabsorção de água e a urina fica mais concentrada. Quando a concentração do plasma é baixa (muita água), há inibição da produção do ADH e, consequentemente, menor absorção de água nos túbulos distais e coletores, possibilitando a excreção do excesso de água, o que torna a urina mais diluída. Imagem: GUYTON, A.C. Fisiologia Humana. 5ª ed., Rio de Janeiro, Ed. Interamericana,

4 Certas substâncias, como é o caso do álcool, inibem a secreção de ADH, aumentando a produção de urina. Além do ADH, há outro hormônio participante do equilíbrio hidro-iônico do organismo: a aldosterona, produzida nas glândulas suprarrenais. Ela aumenta a reabsorção ativa de sódio nos túbulos renais, possibilitando maior retenção de água no organismo. A produção de aldosterona é regulada da seguinte maneira: quando a concentração de sódio dentro do túbulo renal diminui, o rim produz uma proteína chamada renina, que age sobre uma proteína produzida no fígado e encontrada no sangue denominada angiotensinogênio (inativo), convertendo-a em angiotensina (ativa). Essa substância estimula as glândulas suprarrenais a produzirem a aldosterona. Imagem: GUYTON, A.C. Fisiologia Humana. 5ª ed., Rio de Janeiro, Ed. Interamericana, Imagem: LOPES, SÔNIA. Bio 2.São Paulo, Ed. Saraiva, RESUMINDO Sangue arterial conduzido sob alta pressão nos capilares do glomérulo (70 a 80 mmhg) filtração parte do plasma (sem proteínas e sem células) passa para a cápsula de Bowmann (filtrado glomerular) reabsorção ativa de Na +, K +, glicose, aminoácidos e passiva de Cl e água ao longo dos túbulos do néfron, como esquematizado abaixo. Túbulo contorcido proximal (células adaptadas ao transporte ativo) à reabsorção ativa de sódio / remoção passiva de cloro líquido tubular torna-se hipotônico em relação ao plasma dos capilares absorção de água por osmose para os capilares na porção descendente da alça de Henle porção ascendente da alça de Henle impermeável à água e adaptada ao transporte ativo de sais à remoção ativa de sódio líquido tubular hipotônico à reabsorção de água por osmose no túbulo contorcido distal Obs.: Ocorre, também, ao longo dos túbulos renais, reabsorção ativa de aminoácidos e glicose. Desse modo, no final do túbulo distal essas substâncias já não são mais encontradas. 4

5 REGULAÇÃO DA FUNÇÃO RENAL - RESUMO HORMÔNIO ANTIDIURÉTICO (ADH): principal agente fisiológico regulador do equilíbrio hídrico, produzido no hipotálamo e armazenado na hipófise. Aumento na concentração do plasma (pouca água) receptores osmóticos localizados no hipotálamo produção de ADH sangue túbulos distal e coletor do néfron reabsorção de água urina mais concentrada. Concentração do plasma baixa (muita água) e álcool inibição de ADH menor absorção de água nos túbulos distal e coletor urina mais diluída. ALDOSTERONA: produzida nas glândulas suprarrenais, aumenta a absorção ativa de sódio e a secreção ativa de potássio nos túbulos distal e coletor. Elevação na concentração de íons potássio e redução de sódio no plasma sanguíneo Rins renina (enzima) angiotensinogênio (inativo) à angitensina (ativa) córtex da suprarrenal aumenta taxa de secreção da aldosterona sangue rins (túbulos distal e coletor) aumento da excreção de potássio / reabsorção de sódio e água A ELIMINAÇÃO DE URINA Ureter Os néfrons desembocam em dutos coletores, que se unem para formar canais cada vez mais grossos. A fusão dos dutos origina um canal único, denominado ureter, que deixa o rim em direção à bexiga urinária. Bexiga urinária A bexiga urinária é uma bolsa de parede elástica, dotada de musculatura lisa, cuja função é acumular a urina produzida nos rins. Quando cheia, a bexiga pode conter mais de ¼ de litro (250 ml) de urina, que é eliminada periodicamente através da uretra. Uretra A uretra é um tubo que parte da bexiga e termina, na mulher, na região vulvar e, no homem, na extremidade do pênis. Sua comunicação com a bexiga mantém-se fechada por anéis musculares - chamados esfíncteres. Quando a musculatura desses anéis relaxa-se e a musculatura da parede da bexiga contraise, urinamos. 3- O ciclo da ureia Uma parte significativa de nossa dieta compõe-se de proteínas. Essas substâncias são formadas por moléculas encadeadas - os aminoácidos -, utilizadas por nossas células tanto para produzir suas próprias proteínas como para produzir energia, por meio da respiração celular. No fígado, ocorrem reações de desaminação (já comentada anteriormente), nas quais os grupos amina dos aminoácidos são removidos, de modo a produzir cetoácidos para o ciclo de Krebs. Tais resíduos nitrogenados precisam ser rapidamente eliminados, pois originam amônia, uma substância bastante tóxica. A maneira pela qual os mamíferos 5

6 resolvem esse problema é por meio da transformação dos grupos amina - removidos dos aminoácidos - em uma substância bem menos tóxica, a ureia. A transformação da amônia em ureia, ciclo da ureia ou ciclo da ornitina, ocorre, principalmente, nos hepatócitos. No ciclo da ornitina, a amônia reage com a ornitina (aminoácido raro) e com uma molécula de CO 2, ocorrendo a formação de água e de citrulina (aminoácido também raro). Esta última, por sua vez, reage com o acido aspártico (outro aminoácido) e outra molécula de amônia, havendo mais liberação de água e formando-se outro aminoácido - a arginina, a qual "sofre" a ação da arginase e se converte em uma molécula de ureia e de ornitina. A ornitina é restaurada no fechamento do ciclo. Observe o esquema: OBJETIVAS: 1. (Pucsp 2012) A baixa liberação do hormônio antidiurético pela I provoca uma diminuição da reabsorção de água nos II e, consequentemente, eliminação de III volume de urina. No trecho acima, as lacunas I, II e III podem ser preenchidas correta e, respectivamente, por: a) hipófise, túbulos renais e grande. b) hipófise, túbulos renais e pequeno. c) tireoide, néfrons e grande. d) tireoide, néfrons e pequeno. e) suprarrenal, néfrons e grande. 2. (G1 - ifsp 2011) Todo sangue do corpo humano passa mais de 250 vezes pelos rins durante um dia. Isso significa que esses órgãos filtram cerca de 1400 litros de sangue a cada 24 horas. Desse material filtrado (por volta de 180 litros, que saem dos glomérulos renais e vão para os túbulos) é produzido 1,5 litro de urina por dia. Assinale a alternativa que contém as informações corretas sobre o processo de produção de urina. a) O sangue é filtrado no glomérulo e levado, pela uretra, até a bexiga, onde ocorre a reabsorção de água e a finalização da produção da urina. b) A urina é produzida a partir da filtração do sangue nos túbulos néfricos, onde o filtrado formado é constituído principalmente por glicose, aminoácidos, sais e água. c) A filtração do sangue nos túbulos é o principal fator para a produção da urina, pois garante a formação de um filtrado rico em proteínas e água que evita a desidratação do organismo. d) Após a filtração do sangue, a maior parte das substâncias úteis do filtrado resultante é reabsorvida, sobrando certa quantidade de água, sais minerais e ureia, que farão parte da composição da urina. e) As proteínas e a ureia presentes no sangue são filtradas nos glomérulos renais e reabsorvidas no duto coletor, que leva a urina resultante para a bexiga, onde ficará armazenada até a eliminação para o meio externo. 6

7 3. (Pucrj 2010) No esquema a seguir, podem ser observadas as partes componentes de um néfron humano. Assinale a única opção que indica o trecho do néfron com o evento fisiológico a ele relacionado. a) Cápsula de Bowman filtração glomerular do sangue. b) Túbulo proximal absorção de macromoléculas do sangue. c) Alça de Henle formação do filtrado renal final desmineralizado. d) Túbulo distal reabsorção de moléculas de proteínas para o sangue. e) Túbulo coletor reabsorção de hemácias para o sangue. 4. (Ufop 2010) O esquema abaixo ilustra as diferentes regiões que compõem o néfron. Cada número representa uma dessas regiões. Assinale a alternativa em que se associam corretamente regiões do néfron e suas principais funções. a) 1 = reabsorção de substâncias úteis; 3 = reabsorção de água; 5 = reabsorção de água. b) 2 = filtração glomerular; 3 = reabsorção de água; 4 = eliminação ativa de compostos indesejáveis. c) 1 = filtração glomerular; 2 = reabsorção ativa de substâncias úteis; 5 = reabsorção de água. d) 1 = filtração glomerular; 2 = eliminação ativa de compostos indesejáveis; 4 = reabsorção ativa de substâncias úteis. 5. (FGV 2008) Com relação aos mecanismos de osmorregulação nos humanos, considere as seguintes afirmações: I. Sendo absorvido pelo intestino, o sal passa para o sangue e aumenta a concentração osmótica deste, o qual retira água dos tecidos para o interior dos vasos, na tentativa de restabelecer o equilíbrio osmótico entre sangue e tecidos. II. Na alça néfrica, ocorre grande reabsorção de sal. Assim, no rim, o sangue readquire uma razoável quantidade de sal, fazendo com que a concentração do filtrado, ao atingir o túbulo distal, seja hipotônica em relação ao sangue. Com o sangue mais concentrado em relação ao conteúdo do túbulo distal, ocorre fluxo de água para o interior dos capilares sanguíneos. III. A permeabilidade da parede do túbulo distal depende da presença do hormônio antidiurético (ADH), produzido pelo hipotálamo e armazenado e liberado no sangue pela neuro-hipófise. Contudo, o álcool etílico inibe a secreção de ADH e, por isso, quando se ingerem bebidas alcoólicas, o volume da urina produzida é alterado. 7

8 Pode-se dizer que: a) apenas II está correta. A consequência do explicado em II é a produção de urina mais diluída e a diminuição da pressão arterial. b) apenas I e II estão corretas. A consequência do explicado em I é o aumento da pressão arterial e a consequência do explicado em II é a produção de urina mais concentrada. c) apenas I e III estão corretas. A consequência do explicado em I é a diminuição da pressão arterial e a consequência do explicado em III é a produção de urina mais concentrada. d) apenas II e III estão corretas. A consequência do explicado em II é a produção de urina mais concentrada e a consequência do explicado em III é a produção de urina mais concentrada e em maior volume. e) I, II e III estão corretas. A consequência do explicado em I e II é o aumento da pressão arterial. A consequência do explicado em II é a produção de urina mais concentrada e, em III, a produção de urina mais diluída. 6. (Pucpr 2005) Um indivíduo sobrevivente de um naufrágio, sem suprimento de água potável, poderia sobreviver por mais tempo caso evitasse alimentar-se, exclusivamente, de peixes. Assinale a opção que justifica a afirmativa acima: a) O aumento da excreção renal de ureia, proveniente do catabolismo proteico, acarretaria maior perda de água pelo seu organismo. b) O aumento da excreção renal de ácido úrico, proveniente do catabolismo proteico, acarretaria perda de água pelo seu organismo. c) A elevada concentração de sal no peixe induziria à desidratação por aumento de excreção de cloreto de sódio e água. d) O aumento do catabolismo proteico aceleraria o consumo de água metabólica. e) A carne de peixe contém, normalmente, concentrações elevadas de ácido úrico que, ao ser excretado, provocaria desidratação. GABARITO: Resposta da questão 1: A A diminuição da secreção do hormônio antidiurético (ADH) pela hipófise posterior diminui a reabsorção de água nos túbulos renais e, consequentemente, haverá eliminação de grande volume urinário. Resposta da questão 2: D A composição normal da urina de uma pessoa saudável inclui, principalmente, água, sais minerais e ureia. Resposta da questão 3: A Cada rim humano é formado por inúmeros néfrons. Cada néfron, por sua vez, inicia-se por uma cápsula de Bowman, onde ocorre a filtração glomerular do sangue. O plasma que se extravasa para o interior dos néfrons tem o nome de filtrado e não deve conter células sanguíneas nem macromoléculas, como proteínas. O filtrado contém moléculas relativamente pequenas, passíveis de filtração nos glomérulos. O filtrado passa da cápsula de Bowman para o interior do túbulo proximal, onde se reinicia a reabsorção renal. Na alça de Henle, em sua porção ascendente, ocorre a absorção de Na +, por transporte ativo, além de um fluxo de Cl - do filtrado para o sangue. O sangue, assim, readquire uma razoável quantidade de NaCl, fazendo com que, ao atingir o túbulo distal, a concentração do filtrado se torne hipotônica em relação ao sangue. Assim, no túbulo distal deve ocorrer um fluxo osmótico de água para o interior dos capilares sanguíneos. O hormônios antidiurético (ADH) aumentam a permeabilidade do túbulo distal e, dessa forma, determina maior reabsorção de água. O líquido restante no interior do túbulo distal passa para o interior dos túbulos coletores, onde a reabsorção de água continua, formando a urina. Resposta da questão 4: C A região 1 indica o novelo de capilares formadores do glomérulo, local onde ocorre a filtração do sangue. Nesse processo, parte do plasma sanguíneo passa para a região da cápsula do néfron e para o túbulo contorcido proximal (2), parte dos túbulos renais onde se dá a reabsorção ativa de solutos úteis para o organismo (ex: glicose, aminoácidos, sais, etc). Na porção 3 ocorre a reabsorção de água por osmose. Nas regiões 4 e 5 há reabsorção hídrica por osmose independente da ação do hormônio antidiurético (ADH), secretado pela neuro-hipófise. Resposta da questão 5: E Resposta da questão 6: A Carne é basicamente proteína e após a digestão produz excretas nitrogenados (amônia, ureia e ácido úrico.) No nosso caso, seres humanos, produzimos amônia que, no fígado é transformada em ureia e esta 8

9 necessita de água para ser excretada, já que é solúvel e tóxica. Portanto, ao comer peixe (carne) o náufrago irá desidratar-se mais rápido. DISCURSIVA 1. (2006/1) Em relação ao fenômeno de filtração do sangue e osmorregulação na espécie humana, responda analisando a figura a seguir: a) Em qual componente do néfron ocorre intensa reabsorção de glicose, aminoácidos e cloreto de sódio? b) Como são denominadas as estruturas assinaladas com os números 1 e 4? c) Que hormônio atua nos túbulos contorcidos estimulando a reabsorção do sódio do filtrado glomerular? d) Onde é produzido o hormônio que promove a reabsorção de água do filtrado, contribuindo para a diminuição da diurese? 9